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抗日根据地特别是陕甘宁边区虽处战争环境，但是比土地革命时期根据地的情况要稳定的多，中国共产党已经开始把发展科学技术当做一项普遍提出的任务摆到议事日程上来了。这一时期，党中央领导人发表了许多有关论述，对科学技术予以极大的关注，形成了自己的思想体系并在实践中得到发展。在整个抗战时期党的领导人科学技术观有两大发展：一是由土地革命时期单纯的技术领域扩展到科学和技术领域；二是对科学的认识由自然科学领域扩展到社会科学领域。在此期间在国统区大量出版的马克思主义著作通过各种渠道传到延安，成为了中共领导人学习马克思科技观的主要教材。因此，马克思、恩格斯的有关科技学说对党的领导人产生了深刻的影响。
什么是科学，科学的功能是什么？这是制定抗战时期科学技术政策必须首先解决的认识问题。按照马克思的理论，科学技术有两大社会功能：一种是生产功能，一种是认识功能。这两种社会功能使科学技术成为强大的物质武器和有力的精神武器。为此，毛泽东从理论上进行了深刻地分析。1940 年，他指出：“自然科学是人们争取自由的一种武器。人们为要在社会上得到自由，就要用社会科学来了解社会，改造社会，进行社会革命。人们为着要从自然界里得到自由，就要用自然科学来了解自然，克服自然和改造自然，从自然界里得到自由。”
“自然科学是人们争取自由的一种武器”的论述，标志着党的领导人对自然科学的社会功能和作用认识已经上升到马克思主义哲学层面。事实上，早在 1937 年，毛泽东就在《矛盾论》中指出：“按照唯物辩证法的观点，自然界的变化，主要的是由于自然界内部矛盾的发展。”“自然界存在着许多的运动形式，机械运动、发声、发光、发热、电流、化分、化合等等都是。所有这些物质的运动形式，都是互相依存的，又是本质上互相区别的”，所以“科学研究的区分，就是根据科学对象所具有的特殊的矛盾性”。
在这篇文章中毛泽东清楚地阐述了马克思主义哲学与自然科学的关系。他要求人们在研究自然科学时，必须以马列主义哲学为指导，在社会科学的指导下去改造自然界。因此，他进一步指出；“马克思主义包含有自然科学，大家要来研究自然科学，否则世界上就有许多不懂的东西，那就不算一个最好的革命者。”
用马克思主义基本原理来指导自然科学研究，是中国共产党的一大创举。中共中央在组织科技工作者的讨论中指出，“自然科学是研究自然界发展规律性的科学，它是人们探索真理的武器……自然科学的社会本质则表现在其物质功能和技术功能的交互作用上。”为了开展学习，于光远从德文新译《自然辩证法》，并陆续在延安报刊上发表了《劳动在从猿到人转变过程中的作用》、《〈自然辩证法〉著作大纲》。
另外，在抗战时期党中央其他领导人也充分利用一切可以利用的场合宣传这一党的发展科技指导思想。1941 年 8 月朱德发表了题为《把科学与抗战结合起来》的文章指出：“中华民族正处于在伟大的抗战建国过程中，不论是要取得抗战胜利，或者建国的成功，都有赖于科学，有赖于社会科学，也有赖于自然科学。”
徐特立在《怎样进行自然科学研究》中认为，“我们提出科学化的口号，并不是说中国没有自然科学或缺少某种自然科学而倡导学习科学，而是要把教条化的，神秘化的，庸俗化的科学转化为辩证唯物论的科学。科学化的口号是学习的方法和路线，不是教我们无原则无目的而生吞活剥去学科学，而是教我们用辩证唯物论的方法去学科学。”
此外，陈云、李富春、吴玉章等同志也就科学的对象、性质、在社会发展中的功能和地位，以及科学技术对发展边区农业产生的重要作用问题，作了大量的精辟论述，初步形成了自己的科技思想，丰富并发展了马克思主义的科技思想。
在中国共产党的影响下，根据地的科学工作者逐步接受和宣传马克思主义的科技思想。他们结合边区经济发展和抗战的需要，纷纷成立各种社团以适应形势的需要。边区国防科学社于 1938 年 2 月 6 日由高士其、陈康白、李世俊等发起成立的，它是抗日根据地的第一个科学技术团体。其宗旨和主要任务：在新哲学的基础上研究国防科学的理论与实施。协助国防工业的建设，指导农业的改良和进行医药材料的供给等。
陕甘宁边区自然科学研究会是在毛泽东、吴玉章等人的发起和资助下于 1940 年 2 月 5 日在延安成立的，它对当时的边区经济文化以及后来对全国都产生了重要影响。毛泽东、陈云等同志出席成立大会并发表了讲话，对自然科学与社会科学之间的关系作了辩证的分析，进一步提出了“自然科学要在社会科学的指导下去改造世界”
。为此，《自然科学研究会宣言》在其纲领中鲜明地提出了以“运用唯物辩证法研究自然科学、开展自然科学大众化运动、从事自然科学的探讨、解决自然科学中的理论和应用上的问题。”等为核心内容的四大项重要任务。
自然科学研究会当时会员人数已经达到 330 人，按学科分：理科 110 人，工科 120 人，医科 50 人，农科 45 人。专业学会逐渐增加到机电、炼铁、土木、航空、数理、化学、农业、生物、医药、地矿（地质）等十个。
另外，许多综合或单科的自然科学学会、协会、研究会，先后在陕甘宁、晋察冀、晋西北等抗日根据地出现。这些协会的宗旨和任务都很明确：确立以马克思主义为指导的开展自然科学的科研方向；团结根据地一切自然科学工作者，为抗击日本侵略者而斗争；帮助根据地经济建设，改善人民生活；促进自然科学研究，培养自然科学工作干部，普及自然科学知识。协会各种活动的开展，对宣传党以马克思主义为指导的科技思想，发展根据地的科技事业起到了积极的作用。
科学文化知识是人类改造自然、改造社会的经验总结，任何一个社会，如果科学文化愈发达，科技人才愈多，那么这个社会的发展愈快。因此，党中央把科学的普及与宣传工作作为当时在根据地进行辩证唯物主义普及的一个重要内容，强调革命队伍中的每一个人都要研究自然科学。毛泽东指出：“因为自然科学是很好的东西，它能解决衣、食、住、行等生活问题，所以每一个人都要赞成它，每一个人都要研究自然科学。”
1941 年，朱德在庆祝自然科学研究会第一届年会上也提出，“自然科学，这是一个伟大的力量”，“谁要忽略这个力量，那是极其错误的”。
这些论述，实际上反映了毛泽东在抗战初期制定的“民族的、科学的、大众的”科学文化纲领，他在解释“大众的”含义时明确指出科学和文化事业“应为全民族中百分之九十的工农劳苦民众服务，逐渐成为他们的文化”，这就为抗日根据地科学和文化事业的发展制定了“科学大众化”的指导方针。应该说它是建国初期党的“科学为人民大众”思想的先声。
在“科学大众化”号召下，根据地掀起了一个全民爱科学，人人投入的广泛的群众运动，这可以说是自中国共产党成立以后开天辟地的第一回。陕甘宁边区为了推动科学大众化运动，当时党报《解放日报》于 1941 年发表了《提倡自然科学》社论，文章叙述了自然科学对边区经济建设、文化建设的重要意义后，特别提出“要努力于通俗化的工作，不仅在一般民众中间，而且在一般干部中间，自然科学的知识是很贫乏的。”社论要求多组织一些通俗的科学演讲，编辑一些初级的、中级的自然科学读物。在党中央和边区政府的号召下，边区从乡镇到乡村，普遍建立识字班、读书班。延安各机关组织了“自然科学普及小组”，建立学习制度，规定机关工作人员每日两小时的学习时间。中央党校、马列学院、自然科学院专门开设和讲授“自然科学概论”、“自然科学史”、“最新自然科学简介”等课程。徐特立、温济泽经常担负巡回演讲工作，让根据地的人民都能了解科学、应用科学。一系列学术活动纷纷展开，科研成果累累，学科学，爱科学深入人心蔚然成风。
1941 年 11 月 21 日，边区可以看到日食现象。自然科学研究会借此机会，在延安举办“关于日食的科学知识”的科普讲座，发表“日食在科学上的意义”的文章，并组织实际观察工作，用科学知识来教育广大群众，破除群众中当时流行的“天狗吃太阳”的迷信传说。研究会还在《解放日报》上开辟《科学园地》、《卫生》等副刊，以及《自然界》、《农业知识》等专栏。中宣部、中央文委、通俗读物出版社出版发行大量科普读物。仅 1942～ 1944 年，出版的《司药必携》等科普读物和宣传材料就达 79700 册。边区政府先后举办了工业、农业、自然科学等展览会，以此向边区人民宣传科学知识仅 1944年举办的延安卫生展览会就吸引一万多群众参观，收到了很好的效果。针对根据地人民存在不讲卫生的习惯。广大医务工作者深入农村，调查研究，搜集整理了流传在民间的验方，编辑成通俗读物《怎样养娃》、《母亲须知》、《妇婴卫生》等，发行量高达 12 万册。中央总卫生处还在《解放日报》上开辟了《卫生》专栏。为了使群众能够形象地学习卫生知识，陕甘宁边区政府还多次举办卫生展览，展出了标本、挂图、卫生统计数字及迷信用具等，用事实教育人民群众。
要开展科学大众化运动，普及群众的科学文化知识，离不开教育事业的发展。抗战时期各根据地相继制定并通过有关的法令或决议，提出必须创办各类科技学校，以多种形式培养科技人才。1938 年 1 月晋察冀边区军政民代表大会通过了《文化教育决议案》规定了文化教育工作的基本方针和任务，“造就专门技术人才建立抗战时期各种事业”，“举办特种技术人才训练，开设各种技术训练班，讲习所等”。
1939 年 1 月陕甘宁边区第一届参议会通过了《发展国防教育提高大众文化加强抗战力量案》，其中就有一项是“创设技术科学学校，造就建设人才”。
同年 1 月陕甘宁边区政府教育厅公布了《1939年边区教育的工作方针与计划》，“训练战时科学技术人才”就是当时提出的8 条方针之一。1940 年 8 月中共中央北方局公布的《中共晋察冀边区目前施政纲领》中指出：“建立并改进大学及专门学校，加强自然科学教育，优待科学家及专门学者。”
1941 年陕甘宁边区第二届参议会通过了自然科学研究会提出的《发展边区科学事业案》，其中有“充实自然科学院，并举办职业学校，培养科学及技术人员。”
由于抗战和建国事业的需要，当时已经相当重视发展自然科学教育，培养科学技术人才。
抗日根据地创办的高等科技学校主要有两所：一是中国医科大学，二是延安自然科学院。抗日根据地设立的中等科技学校主要有：理工类，陕北通信学校、延安摩托学校、太行工业学校；医学类，延安药科学校、晋察冀边区白求恩卫生学校、晋绥军区卫生学校；农业类，延安农业学校等。而边区中小学的发展速度更是史无前例。1937 年春，边区有小学 320 所，学生 5600人，到 1940 年春增加到 1341 所，学生达到 41000 人。仅从 1938 年到 1941 年的 3 年间，就新办了小学 500 多所，中等学校 7 所。
另外各抗日根据地的科研机关，例如实验农场、工矿部门的技术研究机构和科学技术团体等单位也利用一切条件举办各种短期学习班，以培养根据地所需的科技人才。抗日根据地的教育事业的蓬勃发展，不仅体现了以马克思唯物史观为指导的中国共产党科技活动的大众化色彩，而且也为新中国的科技事业发展奠定了人才基础。新中国成立以后，延安自然科学院的广大师生，大部分都成为新中国科技战线上的骨干力量。
科技人才是发展抗日根据地科技事业的关键。发展科学技术，夺取抗战胜利，这在很大程度上与重视发挥知识分子的作用有关。而当时的科技人员队伍的途径主要是从根据地外引进和自力更生培养。由于培养科技人才受到许多条件的限制，从国统区引进科技人才成为根据地汇集科技人才的重要途径。
为了从国统区引进科技人才，党中央和根据地政府颁布了一系列决议和文件。1939 年 12 月，党中央发布了《大量吸收知识分子》的决定，向全党指出：在长期的残酷的民族解放战争中，在建立新中国的伟大斗争中，共产党必须善于吸收知识分子；没有知识分子的参加，革命的胜利是不可能的。号召全党同志要重视科技人才。1941 年 5 月 1 日，中共中央政治局批准通过《陕甘宁边区施政纲领》，明确规定：“尊重知识分子，提倡科学知识与文艺运动，欢迎科学艺术人才”，“欢迎医务人才”，
从而使这些决议和指示能够得到法律上的保证。1942 年 1 月 1 日边区政府正式公布实施《陕甘宁边区施政纲领》。《解放日报》发表的《论经济与技术工作》、《欢迎科学艺术人才》等社论中也指出：“伟大的抗日民族解放战争，……要求我们有大批的从事各种技术工作的人才”
，“我们虔诚欢迎一切科学艺术人才来边区”。
1942 年 5月陕甘宁边区政府发出《关于建设厅技术干部待遇标准的命令》。随后，又批准实施《1943 年度技术干部优待办法》。这两项法令规定对科技人才实行优待政策，以吸引科技人才。
为了发挥科技人才的作用，朱德等领导人进一步阐述了党的科技人才的政策。朱德提出：“我们更热诚地欢迎边区以外的工程师和各种专家以及熟练工人及学徒大批到边区工作。”
欢迎一切同情革命之技术人员来边区参加工作，并愿意在各方面提供帮助。在党中央的关心下，尽管边区的物质条件十分薄弱，边区政府为了给科研工作者创造必要的科研条件，想方设法给了科技人员许多优待条件。1943 年 3 月，边区政府统一制定了对各类技术人员优待标准的办法，规定按技术干部的学历、实际能力、现任职务、服务年限分为甲、乙、丙、丁四类，规定了每类的待遇标准。当时延安的干部实行的是津贴制，干部一般每月拿一至五元，而技术干部则可以拿到二十元。总体说来，当时技术人员的待遇远远超过了一般干部的待遇。
党和政府还十分重视奖励科技人员，不仅在政治上给予崇高的荣誉在物质上也给予适当的奖励。1939 年 4 月边区政府颁发了《陕甘边区人民生产奖励条例》规定：“凡边区人民在生产运动中有特殊成绩者，按条例呈请奖励。”
边区政府专门设立了改进技术奖，奖励对生产工具及工艺有改进和发明的创造者；边区医药学会颁发了《白求恩奖金条例》，规定甲等奖毛泽东题词奖状一张，边币 200 元，《国防卫生》杂志全年一份等。其他各抗日根据地也都有类似的规定出台。优厚的待遇，不仅改善了他们的生活，更重要的是温暖了他们的心，使他们亲身体会到国民党统治区和解放区两种截然不同的对待知识分子的态度，从而甘心情愿的为抗战建国发挥更大的作用。
在团结和重视科技人才的前提下，中国共产党还十分注重对知识分子的思想改造。要求他们自觉的接受马克思主义的指导，克服自身存在的资产阶级私心杂念，理论联系实际，全心全意的运用所掌握的知识为工农服务。为了加强对知识分子的思想教育，中共中央 1941 年 12 月发布了《关于延安干部学校的决定》，其中规定政治课课时应占 20％，专门课课时应占 80％，在此之前，政治课的课时更多。1942 年，八路军总政治部发布了《关于对待部队中知识分子干部问题的指示》。《指示》中认为在军队中对待知识分子有三个方面的内容：“容”、“化”、“用”。“容”，就是争取知识分子加入革命队伍，使他们成为优秀的干部；“化”，就是转变知识分子小资产阶级的思想意识，使他们革命化、无产阶级化；“用”，就是正确分配他们的工作，使他们有相当的发展前途，教育现有的知识分子，吸收新的知识分子加入军队。加强对知识分子的教育，在思想上实行革命化，确立革命的人生观，为工农服务，培养其集体主义精神，扫除无组织、无政府主义与个人主义。这个《指示》实质上体现了中共关于改造知识分子的基本方针。对于根据地知识分子来说，思想方法得以转变，一方面是由于理论的学习和当时反对教条主义的整风运动，另一方面是由于科学技术工作的实践经验。其实，这一条，无论是延安时期，还是建国初期都是贯穿始终的。
抗日战争时期党的知识分子政策，极大的焕发了广大科技人员的革命热情和抗战积极性。在各个抗日民主根据地，广大科学技术工作者和教育工作者，以其全部精力把自己的聪明才智贡献给民族的解放事业，迅速推动了抗日民主政权的教育和科学技术的建设，为抗日战争的胜利作出了不可磨灭的巨大贡献。
1939 年，国民党对共产党领导的陕甘宁边区实行经济封锁，使根据地的财政和人民生活发生了困难；同时，根据地当时正处于战争的特殊的时期。因此，党中央十分强调科技活动要与经济建设和抗战事业紧密结合，提出了“以科学技术促进经济的发展，为抗战建国服务”这一科技方针。
在抗战时期，为了克服边区经济物质困难，保证抗日战争的胜利，发挥科学技术在革命中的重要作用。1941 年 5 月，中共中央做出《关于党员参加经济工作和技术工作的决定》，指出：“各种经济工作和技术工作是革命工作中不可缺少的部分，是具体的革命工作。”
号召共产党员积极参加经济和科技工作。中共中央机关报《解放日报》连续发表了《论经济与技术工作》等重要社论。社论指出：“在边区的经济建设上，技术科学，尤其是一个决定的因素。不论是改良农牧，造林，修水利，开矿，……都必须有专门的知识技能，必须受科学的指导”，“提出自然科学正是发展抗日的经济文化建设，以达到坚持长期抗战与增进人民幸福这个目的所必需的、所应有的步骤”，
“提倡自然科学是为着改进农业和工业的生产技术，发展与提高物质生产”。
中央一系列政策和措施的出台，表明了党高度重视用科学技术来促进边区的经济发展。
由于根据地的农业生产占据着经济的主导地位，提高、改良和推广农作技术成为发展农业经济的关键。为此，毛泽东曾经提出，发展农业生产必须提高农业技术，从现有的“农业生产技术与农业生产知识出发，依可能办到的事项从事研究，以便帮助农民对于棉粮各项主要生产事业有所改良。以达到增产的目的”。
他还对改良农业技术缺少热情的同志进行了批评，并指出提高农业技术要切合根据地实际情况，量力而行。各根据地在制定农业生产计划中，也明确规定发展农业生产必须依赖科学技术。1939 年 3 月 4 日，陕甘宁边区政府颁布的《施政纲领》明确规定：“开垦荒地，兴修水利，改良耕种，增加农业生产”
。1941 年，陕甘宁边区农业生产计划还从改良工具、提高技术、改善农作法等方面对发展农业技术提出了更为具体的措施和规定。在边区政府的 1944 年农业生产计划中，农业技术进一步得到强调：“提倡改良农作法，深耕细作，多施肥，多锄草，多修水利，除虫，选种，足苗……”
党中央和陕甘宁边区政府对农业技术工作的重视和领导，极大地推进了边区农业技术的进步，促进了陕甘宁边区农业生产的发展。
根据地的工业建设更是迫切需要科学技术的指导。根据地由于遭到敌人的军事包围和经济封锁，原有的手工业受到极大的破坏，而机器难以进口，棉花、布匹等日用品也无法进入。为了粉碎日伪顽军对根据地的封锁，我党决定自力更生，发展根据地的工业建设，但发展工业的“关键在于资本与技术”。1944 年 5 月 29 日中共西北局颁布了《关于争取工业品完全自给的决定》清晰地表述了发展工业建设必须发展科学技术。即：“应当尊重党外技术干部，学习掌握工业技术，克服不学习工业技术的偏向。……政府应奖励技术的发明，各工厂与经济机关，应有研究技术的组织与设备，以便改进工业技术，促进边区工业的发展，提高产品质量。”
为了总结工业建设的经验，边区政府于 1944 年 5 月召开了边区厂长及职工代表大会，进一步强调发展工业技术的问题，指出了改进工业品质量的关键是提高工业技术，提高技术的办法主要是依赖工程师及全体职工发挥最大的积极性和创造性。党中央和边区政府制定的依赖科技进步促进边区工业建设发展的政策，推动了边区工业的迅速发展，至 1945 年，边区工业品已基本上达到了自给。
一切为着抗战，一切服务于抗战，这是党对根据地科技工作者提出的中心任务。将科学技术与抗战大业结合起来，是抗战发展的需要。朱德在《把科学与抗战结合起来》一文中指出：“现在中华民族正处在伟大的抗战建国过程中，不论是取得抗战胜利，或者建国的成功，都有于科学”，“一切科学，一切科学家，要为抗战建国而服务、而努力，才有利战胜日本法西斯强盗”。
为了保证抗战时期军事斗争的需要。1939 年中央军委颁布了《关于兵工厂建设的指示》，要求各抗日根据地对兵工建设“要注意吸收专家，给以负责工作……对技术工作不加干涉，也不负责监督技术的责任”
。陕甘宁边区政府则在施政纲领中以法律的形式明确规定科学技术必须与抗战大业结合起来：“一切科学研究，不论是一般的还是专门的，理论的还是技术的，都应服从于发展抗日的政治经济文化建设，要达坚持长期抗战增进人民福利”
。陕甘宁边区自然科学研究会的一系列文件和活动也充分体现了党的将科学技术与抗战大业结合起来的思想。该会明确要求会员积极参加军事建设，掌握与提高自然科学成为抗战中的力量，为抗战到底，为加强团结而服务，来配合政治、军事、经济、文化的抗战。在党的号召下，广大科技工作者纷纷深入各兵工厂，进行军事科研工作。在极其艰苦的条件下，充分利用现有资源，对生产工具进行改造，土洋结合，迅速生产出枪弹等军需品，基本上保证了战争的供给。
党提出将科学技术与经济建设和抗战事业结合起来的政策，使根据地的工业、农业、军工和医疗卫生等方面有了较快的发展。一是农业科技方面引进、培育和推广优良品种，大力加强病虫害防治、植棉技术推广及农具改良等工作，
畜牧兽医科技方面也有较大的进步。农业科技成果的及时推广，发展了根据地经济，保障了根据地军民生活的自给自足。以陕甘宁边区为例，粮食总产由 1937 年的 110 万石增加到 1944 年的 200 万石；棉花种植面积由1939 年的 3763 亩增加到 1945 年的 350，000 亩；牛和驴的总数由 1937 年的10 万头增加到 1945 年的 40.4 万头；羊的总数由 1937 年的 40 ～ 50 万头增加到 1945 年的 195.5 万头。
二是工业方面的科技成果。工业科技的提高及其科技成果的转化，有力地促进了根据地工业体系的建立。主要是机械及军事工业、纺织造纸、化学工业、冶金石油、无线电通信等。
三是医药卫生方面的科技成果。各抗日根据地都建立健全医疗机构，设立了各级医院，向群众普及卫生知识，进行卫生防疫研究，开展急需药品和医疗器械的研制。其中主要在药品和医疗器械的研制、生产方面取得不少的成就。医药卫生技术的提高，极大改善了军民的卫生状况。
抗日根据地时期，中国共产党对自然科学的发展给予了高度关注，并产生了一系列发展根据地科学技术的指导思想。不仅有力地推动了抗战事业的发展，而且促进了边区经济建设，改善了人民生活水平。应该说党的科技思想从“五四”期间的萌生到延安时期的形成，一方面是近代以来中华民族对西方科学文明成果学习潮流的继续，是“五四”运动后中国先进的科学文化思想发展的一个重要分支；另一方面也反映了中国共产党人在马克思主义基础之上对自然科学独特的认识，与“五四”时期最大的不同就是一改当时形式主义的积弊，更加注重科学技术本身对革命和建设事业的实际作用。这是将马克思科技思想中国化的最初尝试，为建国后党的科技思想的发展、深化和创新奠定了良好的基础。